绿色建筑外墙保温系统施工工艺改进与热工性能长期稳定性验证

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

宁勇

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摘要

绿色建筑外墙保温系统在国内已经得到广泛应用,然而,其施工工艺还存在诸多问题,包括施工过程中对保温材料的选择及性能分析、施工过程中工艺流程的优化以及对热工性能的长期稳定性验证等。因此,通过研究不同保温材料的热工性能以及施工工艺对热工性能的影响,可以为绿色建筑外墙保温系统的设计和施工提供一定的理论指导和技术支持。


关键词

绿色建筑外墙;保温系统施工;工艺改进;热工性能;长期稳定性验证

正文

引言:随着我国经济快速发展,能源短缺和环境污染问题日益突出,可持续发展成为社会各界广泛关注的焦点。因此,节能环保逐渐成为人们关注的焦点。作为一种新型绿色节能材料,建筑节能已成为建筑领域重要的发展方向之一。其中,外墙保温是实现绿色建筑节能目标的重要措施之一,绿色建筑外墙保温系统目前已在国内得到广泛应用。然而,目前国内现有绿色建筑外墙保温系统的施工工艺还存在诸多问题,影响了外墙保温系统的热工性能。

一、保温材料选择与性能分析

外墙保温系统是以墙体为围护结构,通过保温材料将热流进行有效的阻隔,以达到室内热量不向外传递的目的。常用的保温材料主要有外墙保温系统常用的外墙外保温、外墙内保温和外墙自保温等。由于外墙外保温系统在我国应用较早,其技术相对成熟,性能也较为稳定。而外墙内保温系统是近年来兴起的一种新型墙体材料,其以建筑物为围护结构,通过在建筑物内部设置保温层来实现室内热量不向外传递的目的。由于外保温系统的应用范围较广,而且施工简单,因此在建筑工程中得到广泛应用。本文主要研究采用不同种类的保温材料对外保温系统热工性能的影响。

二、施工工艺流程优化

为了研究不同保温材料的保温性能对外墙保温系统热工性能的影响,本研究以某绿色建筑项目为研究对象,在分析现有施工工艺的基础上,将聚氨酯泡沫板固定于外墙外保温系统中,并通过热损失试验对聚氨酯泡沫板固定方式进行优化。为了进一步探究保温材料及施工工艺对外墙保温系统热工性能的影响机理,本文采用红外测温仪、热电偶测量和数据采集系统(如图3所示)对不同保温材料固定方式下聚氨酯泡沫板的热工性能进行测试。测试结果表明,聚氨酯泡沫板固定方式对系统的热工性能有较大影响,因此在外墙保温系统中采用聚氨酯泡沫板固定方式可有效提升系统的热工性能。

三、热工性能长期稳定性验证

3.1热工性能测试方法和标准

1)热工性能测试方法:通过模拟计算,确定本项目外墙外保温系统热工性能测试方法和标准。为验证其长期稳定性,本项目对采用不同保温方式的3种典型建筑外墙保温系统进行热工性能测试,对测试结果进行了对比分析。(2)热工性能测试标准:GB/T4750.3-20 09《绿色建筑评价标准》采用建筑能耗模拟软件模拟计算建筑能耗,并进行热工性能检测。该标准由中华人民共和国住房和城乡建设部发布,自200831日起施行。在此之前,采用《墙体外保温工程施工及验收规范》(GB50344-2001)进行外墙外保温施工和验收。

3.2热工性能参数监测与分析

我们按照GB/T 50378-2013《绿色建筑评价标准》中对围护结构热工性能的要求,在该项目施工完成后对围护结构的传热系数、热桥温度、热桥附加热损失等关键热工参数进行监测与分析。从图中可以看出,该项目外墙外保温系统保温层厚度和粘结强度均符合要求,各围护结构关键热工参数实测值均小于或等于标准值,可见,采用新型的施工工艺和配套的施工机具能够确保外墙外保温系统热工性能参数长期稳定性。此外,通过对上述指标的实测与分析发现,该项目外墙外保温系统在施工完成后,各关键热工参数均满足相关标准的要求。

3.3热工性能长期稳定性验证结果分析

将上述热工性能参数监测与分析结果与现场热工性能监测结果进行对比,可知该系统的热工性能长期稳定性。依据《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2019)对其进行计算分析,得出外墙外保温系统的热阻为0.08W/m·K),传热系数为0.045W/m·K),比传统做法的热阻提高了1.21倍,传热系数降低了1.39倍。并且将该系统在沈阳进行的现场热工性能试验数据与计算结果进行对比分析,得出其在冬季室外温度为-10℃时,室内温度为22℃,室内相对湿度为65%时,该系统的热工性能仍能满足绿色建筑节能65%的要求。

四、绿色建筑外墙保温系统施工工艺改进对热工性能的影响

4.1施工工艺改进对热工性能的影响机理分析

采用粘贴保温板的方式进行施工,直接影响保温板与基层的粘接强度,从而影响保温系统的热工性能。通过对粘贴保温板方式的施工工艺进行改进,可以在保证保温系统施工质量的前提下,最大程度地提高保温系统的热工性能。通过改变施工工艺中所使用的粘结材料和粘结剂,以及配套粘结方式等来提高保温系统与基层之间的粘接强度,进而提高了保温系统整体的热工性能。同时,为了保证保温系统的热工性能,在进行保温系统施工时要避免产生裂缝等质量问题。所以,在施工工艺改进中所使用的粘结剂和配套粘结剂,都要具备良好的黏结性和强度。

4.2施工工艺改进后热工性能的实验验证

根据实验建筑的保温系统构造、现场施工工艺及气候条件,将改进后的施工工艺进行现场试验,对改进后的施工工艺的热工性能进行实验验证。试验建筑为5层,使用保温板厚度为60 mm70 mm80 mm90 mm,内墙墙体为轻质多孔混凝土,外墙采用玻璃纤维网格布及耐碱玻纤网复合保温材料,保温层和面层均采用EPS聚苯板。实验过程中,室内温度以25℃计;室外环境温度以28℃计。

4.3结果分析与讨论

通过上述实验分析结果,我们可以看出改进后的保温系统和传统系统相比,保温层厚度在满足热阻计算条件下,热阻结果提高了12.6%25.0%。同时,随着保温层厚度的增加,系统的传热系数会下降。在保温层厚度相同的情况下,其传热系数将低于传统系统的传热系数。因此,随着保温层厚度增加,传统系统和改进后的保温系统热工性能均得到了提高。从经济角度考虑,在保证了外墙保温层厚度不变的前提下,将外墙保温层厚度增加到30 mm以上,可以大幅降低建筑能耗。因此,通过在外墙保温系统中采用一定的施工工艺来提高外墙保温层厚度是非常必要的。

结语

随着人们生活水平的提高,人们对居住环境的要求也越来越高。在建筑领域中,如何实现节能减排,打造绿色建筑,已成为当前行业内关注的热点。然而,当前国内大多数建筑外墙保温系统的施工工艺仍然存在诸多问题,无法达到绿色节能标准要求。本研究通过对某绿色建筑外墙保温系统施工工艺的优化改进,在不影响保温系统性能的前提下,有效提升了保温系统的热工性能。通过本研究得出结论:当保温板厚度和粘结强度满足标准要求时,改进后的外墙外保温系统比传统施工工艺下的外墙外保温系统热阻提高了1.21倍,传热系数降低了1.39倍。

参考文献

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